(57)【要約】      （修正有）【課題】  入力操作のミスを少なくすることができる凹凸形成装置及びそれを備えた押圧式入力装置を提供する。【解決手段】  押圧式入力装置は、複数の押圧スイッチを備えたメンブレンスイッチ１０とこの上に配置された凹凸形成装置１とからなる。この凹凸形成装置１は、磁性流体２３が封入された柔軟シート２の下に、磁性流体２３に磁界を与え得る複数の電磁石３を配列した。【選択図】        図２
2006004753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性流体が封入された柔軟シートと、
この柔軟シートの下に配列され、前記磁性流体に磁界を与え得る複数の磁界発生手段と
を備えていることを特徴とする凹凸形成装置。
【請求項２】
請求項１の凹凸形成装置と、
この凹凸形成装置の前記複数の磁界発生手段の下にそれらに対向するように配列された複数の押圧式スイッチと
を備えていることを特徴とする押圧式入力装置。
【請求項３】
前記複数の押圧式スイッチはメンブレンスイッチで構成され、このメンブレンスイッチの可動接点はドーム状のクリック板の内側に固定され、このクリック板を囲むように配置されるスペーサを介して可撓性基板が前記メンブレンスイッチの上に配置され、前記複数の磁界発生手段が前記可撓性基板の上面に固定されている
ことを特徴とする請求項２記載の押圧式入力装置。
【請求項４】
前記磁界発生手段がコアとこのコアを包囲する平面型コイルとで構成されていることを特徴とする請求項２又は３記載の押圧式入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は押圧式入力装置の入力操作面に装着され、入力操作を補助する凹凸形成装置及びそれを備える押圧式入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、操作キーの操作面の高さを調整するための複数の調整機構と、操作キーの操作によって開閉するスイッチとを備える操作ユニットが知られている（下記特許文献１参照）。
【０００３】
調整機構は永久磁石とスペーサと電磁石とを備える。永久磁石は円柱状である。スペーサは円筒状である。スペーサはプリント配線板に配置され、永久磁石を収容するとともに、永久磁石をスライド可能に保持する。電磁石はスペーサを取り囲むリング状の鉄心とこの鉄心を取り囲むコイルとで構成されている。この調整機構は柔軟性を有するシートで覆われている。
【０００４】
スイッチはスペーサ内に収容されている。スイッチは固定接点と可動接点と支持部材とを有する。固定接点はプリント配線板に配置されている。可動接点は弾性を有する。可動接点の一端部はプリント配線板に固定され、他端部は固定接点に対向する。支持部材はドーム状で弾性を有し、プリント配線板に配置されている。支持部材は、永久磁石が電磁石の磁力によって押し上げられていないとき、永久磁石を所定位置に支持する。
【０００５】
電磁石に電圧を印加すると、磁力が生じ、この磁力と永久磁石の磁力とが反発するので、永久磁石は上方へ移動する。この永久磁石がシートを押し上げる結果、シートの一部が凸状に盛上る。すなわち、操作キーが上方へ突出する。
【０００６】
この操作キーを指で押し込むと、それに伴って永久磁石が下方へ移動し、支持部材を介して可動接点の他端部を押圧する。この結果、可動接点が固定接点に接触し、入力信号が出力される。
【０００７】
操作キーから指を離すと、操作キーはもとの凸状態に戻る。
【０００８】
電磁石への電圧の印加を止めると、シートの復元力により、永久磁石が電圧を印加する前の位置に戻り、操作キーが消失し、シート面が平坦になる。
【特許文献１】特開２００２−２９８６８４号公報（段落００１８、００１９、図３参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の操作ユニットでは、シートが平坦な状態のとき（操作キーが形成されていない状態のとき）にスイッチの接点を開いておく必要がある。このため、シートを隆起させて形成した操作キーをシートが平坦になるまで押圧しても、スイッチは閉じられない。スイッチを閉じるには、シートが凹むまでシート面を押圧しなければならない。
【００１０】
このように従来の操作ユニットの操作法はキーボード等の一般的な入力装置の操作法と異なるので、従来の操作ユニットの操作法を知らない者が従来の操作ユニットを操作した場合、操作キーが引き込んでシートが平坦な状態になったところで入力が完了したものと勘違いする虞がある。このため、従来の操作ユニットを不特定多数の人が使う入力装置として使用する場合、操作者は入力操作ミスをする虞が高い。
【００１１】
また、従来の操作ユニットでは操作キーを押圧するときにシートを凸状態から凹状態にまで押圧しなければならないので、押圧のストロークが長い。このため、従来の操作ユニットを個人用の入力装置として使用する場合でも、入力操作ミスをする虞がある。
【００１２】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は入力操作のミスを少なくすることができる凹凸形成装置及びそれを備えた押圧式入力装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前述の課題を解決するため請求項１の発明の凹凸形成装置は、磁性流体が封入された柔軟シートと、この柔軟シートの下に配列され、前記磁性流体に磁界を与え得る複数の磁界発生手段とを備えていることを特徴とする。
【００１４】
磁界発生手段の磁界によって磁性流体を集めることにより、柔軟シートの一部が膨張し、これにより凸部が形成される。この凸部は押圧力を外部へ伝達することができる。したがって、この凹凸形成装置を押圧式入力装置に使用したとき、柔軟シートが凹むまで柔軟シートを押圧しなくとも、スイッチが閉じるので、押圧式入力装置の入力操作のミスを少なくすることができる。
【００１５】
請求項２の発明の押圧式入力装置は、請求項１の凹凸形成装置と、この凹凸形成装置の前記複数の磁界発生手段の下に前記複数の磁界発生手段に対向するように配列された複数の押圧式スイッチとを備えていることを特徴とする。
【００１６】
上述のように凹凸形成装置の複数の磁界発生手段の下に複数の押圧式スイッチを配列したので、凹凸形成装置により形成された凸部を押圧すると、この凸部が押し込まれ、その反対側にできる凸部によって押圧式スイッチが押圧される。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項２記載の押圧式入力装置において、前記複数の押圧式スイッチはメンブレンスイッチで構成され、このメンブレンスイッチの可動接点はドーム状のクリック板の内側に固定され、前記クリック板を囲むように配置されるスペーサを介して可撓性基板が前記メンブレンスイッチの上に配置され、前記複数の磁界発生手段が前記可撓性基板の上面に固定されていることを特徴とする。
【００１８】
上述のように可動接点がクリック板の内側に固定されているので、正しい操作が行なわれたときにクリック感が生じる。また、複数の押圧式スイッチがメンブレンスイッチであるので、押圧式入力装置をより低背化することができる。
【００１９】
請求項４の発明は、請求項２又は３記載の押圧式入力装置において、前記磁界発生手段がコアとこのコアを包囲する平面型コイルとで構成されていることを特徴とする。
【００２０】
上述のように磁界発生手段がコアとこのコアを包囲する平面型コイルとで構成されているので、磁界発生手段の厚さが他の磁界発生手段の厚さよりも薄い。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように請求項１の発明の凹凸形成装置によれば、これを押圧式入力装置に使用したとき、入力操作ミスを少なくすることができる。
【００２２】
請求項２の発明の押圧式入力装置によれば、入力操作ミスを少なくすることができる。
【００２３】
請求項３の発明の押圧式入力装置によれば、クリック感によって入力操作ミスをより少なくすることができる。また、押圧式入力装置をより低背化することができる。
【００２４】
請求項４の発明の押圧式入力装置によれば、押圧式入力装置をより低背化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
図１はこの発明の一実施形態に係る押圧式入力装置の平面図、図２は図１のII−II線に沿う断面を示す概念図、図３は押圧領域にできた凸部を指で押圧したときの図１のII−II線に沿う断面を示す概念図である。
【００２７】
図１及び図２に示すように、この押圧式入力装置は凹凸形成装置１とメンブレンスイッチ（押圧式スイッチ）１０とスペーサ７とで構成されている。
【００２８】
凹凸形成装置１は柔軟シート２と複数の電磁石（磁界発生手段）３とＦＰＣ（可撓性基板）４とを備える。
【００２９】
柔軟シート２は第１シート部材２１と第２シート部材２２と磁性流体２３とを有する。第１シート２１の材料としては伸縮性の高いもの、例えばエラストマ等が適する。第２シート２２の材料としては第１シート２１よりも伸縮性が低いもの、例えばポリイミドが適する。第１シート部材２１と第２シート部材２２との周縁部同士が接合され、第１シート部材２１と第２シート部材２２との間に密閉空間が形成されている。磁性流体２３は第１シート部材２１と第２シート部材２２との間に形成された密閉空間に充填されている。磁性流体２３はマグネタイトや複合フェライト等の強磁性微粒子に粒子同士の凝集を防ぐための界面活性剤を被覆し、この強磁性微粒子を水や油等のベース液に分散させたものである。
【００３０】
第１シート部材２１には第１〜第９押圧領域２１ａ〜２１ｉがある。第１〜第９押圧領域２１ａ〜２１ｉは格子状に配列されている。第１〜第９押圧領域２１ａ〜２１ｉには１〜９のアラビア数字が印刷されている。また、第２押圧領域２１ｂ、第４押圧領域２１ｄ、第６押圧領域２１ｆ及び第８押圧領域２１ｈにはそれぞれ方向を示す矢印が印刷されている。
【００３１】
電磁石３はコア３１と平面コイル３２とで構成されている。
【００３２】
ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）４の上面には複数のコア３１がそれぞれ押圧領域２１ａ〜２１ｉに対向するように格子状に配置されている。また、ＦＰＣ４の上面には複数のコア３１をそれぞれ囲むように平面コイル３２が配置されている。平面コイル３２はＦＰＣ４の導電路（図示せず）に接続されている。ＦＰＣ４の上に柔軟シート２が重ねられている。
【００３３】
メンブレンスイッチ１０は第１メンブレンシート１１と第２メンブレンシート１２と複数対の固定接点１３，１４と複数の可動接点１５とスペーサ１６とを有する。
【００３４】
第１メンブレンシート１１の上面には導電路（図示せず）が形成されている。
【００３５】
第２メンブレンシート１２には複数のクリック部（クリック板）１２ａが形成されている。複数のクリック部１２ａはそれぞれコア３１に対向する。
【００３６】
複数対の固定接点１３，１４はそれぞれクリック部１２ａに対向するように第１メンブレンシート１１の上面に配置され、導電路に接続されている。
【００３７】
複数の可動接点１５はそれぞれクリック部１２ａの内側に配置され、対の固定接点１３，１４に対向する。可動接点１５と対の固定接点１３，１４とでスイッチが構成されている。
【００３８】
スペーサ１６には複数対の固定接点１３，１４をそれぞれ収容するための複数の孔１６ａが形成されている。スペーサ１６は第１メンブレンシート１１と第２メンブレンシート１２との間に配置され、固定接点１３，１４と可動接点１５との間に適当なギャップを生じさせる。
【００３９】
スペーサ７は格子状に形成され、第２メンブレンシート１２の上面に配置され、クリック部１２ａを囲み、ＦＰＣ４を支える。スペーサ７の厚さ寸法はクリック部１２ａの高さ寸法にほぼ等しい。スペーサ７の材料としては伸縮性が低く、可撓性を有するもの、例えばポリイミドが適する。
【００４０】
次に、この実施形態の押圧式入力装置の動作について説明する。
【００４１】
押圧式入力装置の入力モードをスクロールモードに設定するために、第２、第４、第６及び第８押圧領域２１ｂ，２１ｄ，２１ｆ，２１ｈの下方にある４つの電磁石３の平面コイル３２に電圧を印加する。その結果、磁界が発生し、磁界が発生した部分に磁性流体２３が凝集する。このようにして、第２、第４、第６及び第８押圧領域２１ｂ，２１ｄ，２１ｆ，２１ｈに凸部ができる（図２参照）。この凸部によってスクロールに関係ある操作キーとそうでないキーとが区別される。このスクロールモードでは矢印キーだけが突出し、画面のスクロールに関係の無い操作キーは突出しない。
【００４２】
押圧領域２１ｂにできた凸部を指Ｆで押圧すると、凝集した磁性流体２３が押圧力を第２シート部材２２に伝える。この結果、図３に示すように、第２シート部材２２がメンブレンスイッチ１０の方へ突出し、ＦＰＣ４を介してメンブレンスイッチ１０を押圧し、押圧領域２１ｂの下方にある可動接点１５を対の固定接点１３，１４に押し付ける。これにより、入力信号が出力され、画面が上方へスクロールする。
【００４３】
指Ｆを押圧領域２１ｂから離せば、メンブレンスイッチ１０及び凹凸形成装置１はそれ自体の復元力で図２に示す状態に戻る。
【００４４】
第２、第４、第６及び第８押圧領域２１ｂ，２１ｄ，２１ｆ，２１ｈの下方にある電磁石３への電圧の印加を停止すると、磁性流体２３の凝集が解け、凹凸形成装置１の表面は平坦になる。
【００４５】
これに対し、全ての電磁石３に電圧を印加すれば、押圧式入力装置の入力モードはテンキーモードに設定される。
【００４６】
この実施形態によれば、例えばキーボードのような押圧式入力装置の入力操作と同様の操作で入力を行なうことができるので、操作ミスを少なくすることができる。
【００４７】
また、電磁石の磁界により磁性流体を凝集させて操作キーとなる凸部を形成するようにしたので、上述の従来の操作ユニットのように厚さ方向へスライドする部材が無い。このため、部材をスライドさせるためのスペースが必要無く、その分だけ低背化することができる。
【００４８】
更に、電磁石３としてコア３１と平面コイル３２とで構成される薄型の電磁石を採用したので、より一層押圧式入力装置を低背化することができる。
【００４９】
また、メンブレンスイッチ１０にクリック部１２ａが設けられているので、入力が行なわれたことをクリック感で分かるので、より確実に操作ミスを少なくすることができる。
【００５０】
なお、この実施形態では、メンブレンスイッチ１０にクリック部１２ａを設けたが、必ずしもクリック部１２ａを設ける必要は無い。
【００５１】
また、押圧式スイッチとしてメンブレンスイッチ１０を採用したが、押圧式スイッチはこれに限られない。
【００５２】
なお、磁界発生手段として、コア３１と平面コイル３２とで構成された電磁石３を採用したが、磁界発手段はこれに限られない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】図１はこの発明の一実施形態に係る押圧式入力装置の平面図である。
【図２】図２は図１のII−II線に沿う断面図である。
【図３】図３は押圧領域にできた凸部を指で押圧したときの図１のII−II線に沿う断面を示す概念図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  凹凸形成装置
２  柔軟シート
２３  磁性流体
３  電磁石（磁界発生手段）
３１  コア
３２  平面コイル
４  ＦＰＣ（可撓性基板）
７  スペーサ
１０  メンブレンスイッチ（押圧式スイッチ）
１１  第１メンブレンシート
１２  第２メンブレンシート
１２ａ  クリック部（クリック板）
１３  固定接点
１４  固定接点
１５  可動接点
【図１】
2006004753.tif 000003
【図２】
2006004753.tif 000004
【図３】
2006004753.tif 000005